DE217402C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES^

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 217402 -KLASSE 42/. GRUPPE

TOM WISEMAN LOWDEN in LONDON.

Gefäß führenden Abzweigrohre.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. November 1908 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende Quecksilberpumpe, wie sie zur Erzeugung eines verhältnismäßig hohen Vakuums und insbesondere zum Auspumpen von elektrischen Lampen, elektrischen Vakuumrohren u. dgl. benutzt wird. Die Pumpe besteht in bekannter Weise aus.einem ringförmigen, Quecksilber enthaltenden Hauptrohre und damit verbundenem, zu dem auszupumpenden Gefäß führenden Abzweigrohre. Das Neue besteht darin, daß in dem rotierenden Hauptrohre eine oder mehrere Schleifen vorhanden sind, die durch Rohre einerseits mit dem auszupumpenden Gefäß und durch Rohre anderseits mit der Außenluft oder einer gewöhnlichen Luftpumpe verbunden sind.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform einer Quecksilberpumpe nach vorliegender Erfindung dargestellt, deren Kreisrohr zwei Schleifen oder Windungen besitzt.

Fig. i ist eine schematische Vorderansicht. Fig. 2 ist eine gleiche Ansicht des Apparates, nachdem derselbe um 90⁰ aus der in Fig. ι angegebenen Stellung gedreht wurde.

Fig. 3 zeigt in gleicher Weise den Apparat um weitere 90⁰, d. h. um einen Winkel von i8o° zur Fig. ι gedreht.

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des,Apparates, woraus die Art der Verbindung der verschiedenen Abteilungen oder Fächer in demselben ersichtlich ist.

Der Apparat besteht (s. Fig. 1) aus einem endlosen, annähernd kreisförmigen Rohr 1, welches an den entgegengesetzten Enden eines Durchmessers zwei Schleifen oder Windungen 2 und 3 aufweist. In die Schleife 2 mündet an oder nahe der obersten Stelle derselben an dem Punkt 4 ein Rohr 5, welches mit einem achsialen Rohr 6 verbunden ist, das im Mittelpunkt des von dem äußeren Rohr 1 gebildeten Kreises gelagert ist.

Symmetrisch zum Rohr 5 mündet das Rohr 7 in die Schleife 3 an dem Punkt 8 und ist ebenfalls mit dem achsialen Rohr 6 verbunden. An dem Punkt 9 in der Nähe der dem Mittelpunkt nächsten Stelle der Schleife 2 mündet ein Rohr 10 in diese Schleife; dieses Rohr ist in der aus Fig. i, 2 und 3 ersichtlichen Form um die Schleife 2 herumgebogen und steht mit einem zweiten achsialen Rohr 11 in Verbindung. In gleicher Weise verbindet das Rohr 12 das achsiale Rohr Ii mit einem dem Punkt 9 entsprechenden Punkt 13 der Schleife 3.

An den Punkten 9 und 13 können die Rohre 10 bzw. 12 in der Weise erweitert sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, und an jenen Punkten von einem Raum g^a bzw. 13° umgeben sein; diese Räume sollen jene geringen Mengen von Luft, Gasen oder Dämpfen aufnehmen und zurückhalten, welche in dem

Quecksilber während eines Teiles der Umdrehung des Hauptrohres zurückgehalten werden, da andernfalls solche Luft zur Pumpe zurückkehren könnte.

Die Rohre 7 und 12 üben dieselben Wirkungen in bezug auf die Schleife 3 aus, wie die Rohre 5 und 10 bezüglich der Schleife 2. Der nach aufwärts gehende Teil der Schleife 2 kann durch ein Querrohr 14 mit einem gegenüberliegehden Teil dieser Schleife verbunden werden,.wie aus der Zeichnung ersichtlich, und in gleicher Weise kann auch der folgende Teil, der Schleife 3 mit einem gegenüberliegenden Teil dieser Schleife durch ein Querrohr 15 verbunden sein.

Der Apparat ist in einem Gestell oder kreisrunden Gehäuse eingebaut, welches so angeordnet ist, daß es in Lagern 16 (Fig. 4 und 5), welche konachsial mit den Rohren 6 und 11

ao sind, sich drehen kann; letztere sind durch Lager an den entgegengesetzten Seiten des Gehäuses in Quecksilberverschlüsse 17 und 18 geführt, die aus einem Gefäß bestehen, welches Quecksilber enthält und durch dessen Seite die Rohre hindurchgehen. Diese sind mit Dichtungen 19 versehen, um ein Austreten von Quecksilber zu verhindern. Die Rohre innerhalb des Quecksilbers sind dann in andere Rohre 20,2O^a eingeschliffen oder stehen mit ihnen durch Stahlringe o. dgl. in Verbindung. Diese Rohre 20 und 2O^a münden an der anderen Seite der Quecksilbergefäße nach außen. Das Rohr 20, welches sich an das Rohr 6 anschließt, ist mit dem auszupumpenden Gegenstande,

z. B. einer Glühlampe, verbunden, während das Rohr 2o^a, das mit dem Rohr 11 in Verbindung ist, entweder ins Freie mündet oder mit einer gewöhnlichen Saugpumpe verbunden ist. Der Raum 21 oberhalb des Quecksilberverschlusses des Rohres 11 kann, wenn gewünscht, mit der gewöhnlichen Luftpumpe verbunden werden, um wirksam ein Eintreten von Luft in das entstehende hohe Vakuum zu verhindern.
Die Wirkungsweise der Pumpe ist die folgende:

In den Apparat wird so viel Quecksilber eingebracht, daß er annähernd zur Hälfte gefüllt ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich; in dieser Lage ist der Raum 22 im oberen Teile der Schleife 2 durch die Öffnung 4 und die Rohre 5 und 6 mit dem auszupumpenden Gefäß in Verbindung. Dieser Raum 22 ist durch das Quecksilber im unteren Teil der Schleife 2 von dem Raum 23 in der oberen Hälfte des äußeren Rohres 1 und von der Schleife 3 durch die Quecksilbermasse 24 in der unteren Hälfte des äußeren Rohres 1 getrennt. Das Rohr 11, welches zu . der gewöhnlichen Luftpumpe, der sogenannten niederen Vakuumseite des Apparates, führt, ist von der Schleifen durch das Quecksilber in dem Rohr 10 abgeschnitten und mit dem Raum 25 des oberen Teiles der Schleife 3 durch das Rohr 12 und die Öffnung 13 verbunden. Die Öffnung 8 in der Schleife- 3 ist durch das Quecksilber in dem unteren Teil dieser Schleife verschlossen, mithin ist das Rohr 6 der hohen Vakuumseite von der Schleife 3 getrennt.

Wird der Apparat um seine Achse in der Richtung des Pfeiles (Fig. 1) gedreht, so hat das Quecksilber das Bestreben, stets an den ti.efs.ten Stellen in dem Apparat zu bleiben, und es ergibt sich mithin, daß es rechts in der unteren Hälfte des äußeren Rohres 1 und auch in dem Röhr 10 herabsinkt, während die linksseitige Hälfte der Schleife 2 mit Quecksilber gefüllt wird. Wenn hier sowie später vom Steigen oder Fallen des Quecksilbers in den verschiedenen Teilen des Apparates die Rede ist, so ist dies nicht wörtlich genau zu nehmen, da das Quecksilber nur seine Stellung mit Bezug auf die Rohre ändert und nur eine sehr geringe Übergangsbewegung stattfindet. Betrachtet man die linke Seite der Fig. 1, so wird man sehen, daß das Quecksilber den oberen Teil der Schleife 3 und auch die linke Hälfte des oberen Teiles des Rohres 1 anfüllen wird, dagegen aus dem rechtsseitigen Ende des Rohres 7 herabsinkt. Wird die Drehung um einen rechten Winkel zu der in Fig. 1 angegebenen Stellung fortgesetzt, so wird der Apparat die Stellung der Fig. 2 einnehmen.

Der durch das Rohr 5 und die Öffnung 4 mit dem Rohr 6 in Verbindung stehende Raum 22' besteht also jetzt 'aus dem oberen Teil der Schleife 2 und dem annähernd vierten Teil des Rohres 1, ist daher erheblich größer als in der Stellung der Fig. 1, wo der mit Rohr 6 verbundene Raum 22 nur ein Teil der Schleife 2 war.

Die in dem Raum 25. in dem oberen Teil der Schleife 3 (Fig. 1) enthalten gewesene Luft wurde bei der Drehung durch die Öffnung 13 und das Rohr 12 verdrängt, und die ganze Schleife 3 ist nun mit Quecksilber gefüllt. Der in Fig. ι mit 23 bezeichnete Raum ist bezüglich seines Inhaltes durch das Steigen des Quecksilbers in dem linksseitigen Ende des oberen Teiles des äußeren Rohres 1 in Fig. 1 vermindert worden und nimmt nun ungefähr ein Viertel des äußeren Rohres 1 ein. Dieser Raum steht aber nicht mit dem Rohr 10 in Verbindung, weil die Öffnung 9 durch das Quecksilber im unteren Teil der Schleife 2 (Fig. 2) verschlossen ist. Die Luft in diesem Raum 23 wird in dem Maße, wie der Apparat rotiert, mehr und mehr zusammengedrückt.

Sobald die Umdrehung weiter fortgesetzt wird, wird zunächst die Öffnung 4 durch das Steigen des Quecksilbers in der linken Seite

der Schleife 2 (Fig. 2) geschlossen, und demzufolge wird der Raum 22'. von dem Hochvakuumrohr 6 abgeschnitten. Bei weiterer Drehung wird die öffnung 9 infolge des Auslaufens des Quecksilbers aus dem 'Rohr 10 freigegeben, so daß der Raum 23 der Fig. 2 durch die Öffnung 9 und das Rohr 10 mit dem Niedervakuumrohr 11 in Verbindung treten wird. Diese Stellung des Apparates ist durch Fig. 3 veranschaulicht, bei der also eine Drehung von i8o° zur Stellung der Fig. 1 stattgefunden hat. Ungefähr zu dem Zeitpunkt, in dem die Öffnung 9 freigegeben wird, wird die Öffnung 4 in dem Rohr' 5 durch das Quecksilber in der Schleife 2 geschlossen. Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 3 veranschaulichte Stellung des Apparates die gleiche ist wie jene in Fig. τ, nur mit dem Unterschied, daß die Schleife 3 auf der rechten Seite und die . 20 Schleife 2 auf der linken Seite des Apparates sich befindet. Wird die Drehung in derselben Richtung fortgesetzt, so wiederholen sich die vorher beschriebenen Erscheinungen in der gleichen Reihenfolge, nur wird Luft durch das Rohr 7 anstatt durch das Rohr 5 abgesaugt.

Der Zweck der Querrohre 14 und 15 in den Schleifen 2 und 3 besteht darin, zu gestatten, daß das Quecksilber zu bestimmten Zeiten während der Umdrehung des Apparates aus oder in die Schleifen oder Windungen überfließen kann, ohne daß es notwendig wäre, daß dasselbe über den Scheitel der Windung fließt. Wenn beispielsweise der Apparat aus der in Fig. ι angegebenen Stellung gedreht wird, kann das Quecksilber in der rechten Seite der Schleife 3 durch das Rohr 15 unmittelbar in den absteigenden Teil des Rohres I fließen, ohne über die Krümmung in der Schleife 3 laufen zu müssen. Nähert sich der Apparat der in Fig. 1 angedeuteten Stellung, so wird, da die Schleife 2 mit Quecksilber gefüllt ist, letzteres aus dem oberen Teil der Schleife 2 durch das Rohr 14 in den mit 26 bezeichneten Teil des Rohres fließen können, ohne über die Krümmung· der Schleife 2 laufen zu müssen.

In der Praxis wird der Apparat natürlich kontinuierlich gedreht, und die Wirkung wird besonders, falls mehr als zwei Schleifen in dem äußeren Rohr vorhanden sind, eine nahezu kontinuierliche während des ganzen Kreislaufes sein.

Die Formen der Schleifen oder Windungen

können vielfach geändert werden. Es empfiehlt

., sich jedoch, kreisrunde Schleifen zu benutzen, damit das Quecksilber leicht und sanft, ohne plötzliche Veränderungen in der Richtung, sich bewegen kann; denn mit Rücksicht auf den geringen Druck, der in dem Apparat herrscht, wenn ein hohes Vakuum hergestellt wird, kann die Wirkung eines Schlages oder Stoßes sehr nachteilig sein und ein Brechen der Rohre verursachen.

Die Öffnungen können auch an anderen geeigneten Punkten des Apparates vorgesehen sein, sofern natürlich die eine mit dem Hochvakuum in Verbindung stehende Öffnung gleichzeitig oder annähernd zu derselben Zeit freigegeben wird, wie die andere öffnung geschlossen wird.

Das zur gewöhnlichen Luftpumpe führende Rohr kann von verhältnismäßig kleinem Querschnitt sein, damit das Quecksilber in dem Augenblick, wo es über eine Biegung fließt, das Rohr vollständig ausfüllt und dadurch ein Eintreten von Gasen hindert, welche später in eine Abteilung zurückkehren könnten, die mit dem auszupumpenden Gefäß in Verbindung steht. Das Rohr 6, welches von dem auszupumpenden Gefäß wegführt, hat zweckmäßig einen etwas größeren Querschnitt, um soviel als möglich den Widerstand gegen den Durchzug der Luft zu vermindern. Die Schleifen in den Rohren 5, 7 nahe dem Punkt, wo sie sich an das achsiale Rohr 6 anschließen, sind zu dem Zwecke vorgesehen, um zu verhindern, daß Quecksilber in das Rohr 6 eintrete, wenn die Pumpe sich in der Stellung nach Fig. 1 befindet.

Der Apparat kann aus Glas hergestellt sein, jedoch empfiehlt sich besser Metall, und zwar 9Q Kupfer, weil Quecksilber damit ein Amalgam bildet und die Herstellung einer luftdichten Verbindung durch das Quecksilber an den Wänden sichert. Eine Undichtheit an diesen Stellen wird im allgemeinen.jedoch nur wenig Schwierigkeit bereiten, da die Länge der Quecksilbersäule eine beträchtliche ist. Die Verbindungen an den Lagern zu dem auszupumpenden Gefäß und zur Saugpumpe müssen genügend luftdicht sein, wozu sich am besten Stahllager von beliebiger Form eignen, die in einem Quecksilberverschluß eingetaucht sind.

Natürlich können auch andere Flüssigkeiten außer Quecksilber (z.B. schwere Öle) verwendet werden.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i". Rotierende Quecksilberpumpe, bestehend aus einem ringförmigen, Quecksilber enthaltenden Hauptrohre und damit verbundenem, zu dem auszupumpenden Gefäß führenden Abzweigrohre, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rotierenden Hauptrohre (1) eine oder mehrere Schleifen (2,3) vorhanden sind, die durch Rohre (5, 7) einerseits mit dem auszupumpenden Gefäß und durch Rohre (10, 12) anderseits mit der Außenluft oder einer gewöhnlichen Luftpumpe verbunden sind, . iap
2. 2. Quecksilberpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,- daß die mit der Außenluft oder mit einer gewöhnlichen Luftpumpe verbundenen Rohre (io, 12) an den Eintrittsstellen in die Schleifen (2, 3) von Erweiterungsräumen (9⁰, 13⁰) umgeben sind, zum Zwecke, kleine Mengen von Luft, Gasen oder Dämpfen während eines Teiles der Umdrehung des Hauptrohres aufzunehmen und zurückzuhalten und dadurch deren Rückgang zur Pumpe zu verhindern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.